Zegar główny oparty na Arduino dla szkół: 9 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:34

Jeśli Twoja szkoła, szkoła dla dzieci lub inna lokalizacja korzysta z centralnego zegara głównego, który jest zepsuty, możesz mieć zastosowanie dla tego urządzenia. Oczywiście dostępne są nowe zegary wzorcowe, ale budżety szkolne są pod ogromną presją i jest to naprawdę satysfakcjonujący projekt, jeśli masz niezbędne umiejętności.

Ten zegar główny kontroluje sygnały wysyłane do zegarów podrzędnych i zapewnia ich synchronizację. Oprogramowanie układowe w zegarze obecnie obsługuje protokół synchronizacji czasu narodowego. Zegar główny steruje również dzwonkami, które można ustawić w zaplanowanych godzinach w ciągu dnia. Oprogramowanie wbudowane zegara obsługuje obecnie dwie strefy dzwonków (dzwonki wewnętrzne i zewnętrzne). Oprogramowanie wbudowane w zegar również automatycznie dostosowuje się do czasu letniego (można to wyłączyć). Ta biblioteka może być również użyteczna dla innych projektów zegara (upewnij się, że posiadasz również zmodyfikowaną bibliotekę DateTime). Zegar ustawia się podłączając go do komputera przez port USB Arduino i uruchamiając program sterujący Java z interfejsem GUI. Po ustawieniu czasu i załadowaniu harmonogramu dzwonków komputer można odłączyć. Projekt zegara kładzie nacisk na prostotę przy minimalnej liczbie elementów sterujących. Każda złożona konfiguracja jest lepiej obsługiwana przez uruchomienie programu sterującego na komputerze i tymczasowe połączenie z zegarem. Na zdjęciu przedni panel zegara. Przełącznik umożliwia całkowite wyłączenie dzwonków, jeśli dzwonki nie są potrzebne (święta, dni szkolenia nauczycieli itp.) Diody LED są zwykle zielone, wszystko inne wskazuje na nietypowy stan.

Krok 1: Dowiedz się o zastępowanym zegarze głównym

Zegarem głównym, który został zastąpiony przez ten projekt, był „Rauland 2490 Master Clock”. Przestał działać podczas burzy z silnymi piorunami. Zegary podrzędne poruszały się bardzo szybko (sygnał ciągłej synchronizacji), a następnie zegar główny został wyłączony. Tak więc wszystkie zegary w szkole pokazywały mniej więcej tę samą godzinę, ale wszystkie źle i zawsze źle. Dowodzi to, że wyrażenie „nawet zepsuty zegar ma rację dwa razy dziennie” jest fałszywe. Będziesz musiał wiedzieć:* jaki protokół jest używany przez zegary podrzędne (prawdopodobnie można się domyślić na podstawie marki zegarów)* ile strefy są używane do dzwonków (wewnątrz, na zewnątrz, różne budynki itp.) Twoja szkoła (lub inna lokalizacja) może nawet posiadać dokumentację w postaci schematów połączeń. Mogą one być bardzo pomocne podczas instalacji nowego zegara.

Krok 2: Potrzebujesz tych przedmiotów

Zdjęcie przedstawia niektóre elementy, których będziesz potrzebować. Będziesz potrzebował więcej. Proszę zostawić notatkę, jeśli czegoś zapomniałem. Niestety ta instrukcja jest skonstruowana po fakcie, więc nie mam wszystkich zdjęć, które chciałbym. * Arduino (lub podobny) z Atmel '328 i złączem USB (Dumilanove jest idealny)* Brodawka ścienna 12V (powiedzmy 250 mA, zależy od liczby przekaźników, którymi będziesz sterować)* Bateria 9V, uchwyt i złącze* diody LED (jedna zielona, dwie czerwone/zielone)* diody* rezystory* przekaźniki (jeden dla każdej strefy dzwonka i jeden lub więcej dla sygnału synchronizacji)* LCD (standardowy wyświetlacz 2x20 znaków zgodny z HD44780)* odpowiednie obudowy (duże, średnie, oraz pudełka z małymi projektami)* wtyczka i gniazdo zasilania (np. 5,5/2,1 mm)* różne śruby i inny sprzętKomputer z* zainstalowanym Arduino IDE (z potrzebnymi bibliotekami, patrz krok 5)* opartym na Javie program Master Clock Control (oraz środowisko uruchomieniowe Java oraz biblioteka rxtx)* dostępny port USB* kabel USB do połączenia z Arduino* czas ustawiony na coś rozsądnego

Krok 3: Połącz sprzęt

Użyłem trzech pudełek projektowych * jednego dużego pudełka na elektronikę * jednego średniego pudełka na obwody przekaźników (mieszanka niskiego i wysokiego napięcia) * jednego małego pudełka na połączenia wysokiego napięcia Zrób otwory w pudełkach, w których śruby mogą je trzymać razem. Wykonaj również otwory, w których przewody mogą przechodzić między pudłami. Małe pudełko wymaga również otworów, do których można podłączyć przewody w celu instalacji. Średnie pudełko potrzebuje otworu do zamocowania uchwytu baterii 9V. Duże pudełko potrzebuje otworów na złącze USB Arduino i otworu na gniazdo zasilania. W pokrywie/górnej części dużego pudełka potrzebne są również otwory na diody LED, przełącznik i wyświetlacz LCD.

Krok 4: Zbuduj elektronikę

Schematy zostaną dodane wkrótce!

Krok 5: Oprogramowanie układowe Arduino

Załaduj szkic Arduino „Master Clock Firmware” do Arduino IDE. Będziesz także musiał zainstalować kilka innych bibliotek (jeśli nie masz ich jeszcze zainstalowanych)* DateTime (użyj zmodyfikowanej wersji załączonej tutaj)* DaylightSavings (patrz następny krok)* DateTimeStrings* Flash* Streaming* LiquidCrystal (w zestawie IDE) Biblioteki wraz z kodem powodują, że szkic jest zbyt duży, aby zmieścić się w Arduino ATmega128, dlatego potrzebny jest '328. Być może, jeśli usuniesz kod, którego nie potrzebujesz do swojego projektu, może się zmieścić.

Krok 6: Biblioteka czasu letniego

Jest to opcjonalna biblioteka, która współpracuje ze zmodyfikowaną biblioteką DateTime. Jeśli zmiany dotyczące czasu letniego nie są takie same jak w przypadku systemu obowiązującego w Stanach Zjednoczonych po 2007 r., konieczne jest zmodyfikowanie tylko jednej funkcji znajdującej się w jej własnym pliku. W rzeczywistości, ponieważ dostępnych jest więcej plików dla różnych lokalizacji, wszystkie mogą być dystrybuowane i wybierane za pomocą jednego poprawnego pliku. Ogranicza to ilość kodu generowanego dla tej biblioteki.

Krok 7: Program sterujący Java

Ten obraz przedstawia zrzut ekranu uruchomionego programu Java Master Clock Control. Przede wszystkim służy do ustawiania czasu na płytce Arduino.

Istnieje możliwość komunikacji z zegarem głównym za pomocą narzędzia szeregowego Arduino IDE.

Krok 8: Instalacja

Jeśli nie masz pewności co do środków ostrożności niezbędnych podczas instalacji nowego zegara, prawdopodobnie powinieneś skonsultować się z elektrykiem. Najczystszym sposobem zainstalowania nowego zegara głównego jest po prostu ominięcie połączeń starego zegara głównego. Na przykład, jeśli na starym zegarze głównym znajduje się zacisk, który przyciąga do masy, gdy sygnał synchronizacji jest „włączony”, podłącz ten przewód do zacisku synchronizacji nowego zegara głównego. Druga strona zacisku synchronizacji powinna być następnie podłączona do uziemienia, tak aby gdy przekaźnik łączy przewód z ziemią, uzyskano ten sam efekt. Alternatywnie, zaciski przekaźnika można podłączyć do gorącego przewodu (120 lub 24 V AC w zależności od specyfikacji zegara podrzędnego), a następnie do przewodu synchronizującego. To naprawdę zależy od konfiguracji istniejącego systemu i tego, jak bardzo chcesz ubrudzić sobie ręce.

Krok 9: Działa

Nowy zegar główny został zainstalowany i działa prawidłowo w prawdziwej szkole podstawowej. To świetny sposób, aby wszyscy nauczyciele wiedzieli, kim jesteś. Przypadkowe dzieci podejdą do Ciebie i podziękują za „naprawienie zegarów”. Tak, ludzie podejdą do ciebie nawet w lokalnym sklepie spożywczym i podziękują! Kluczem jest tutaj oczywiście nie wymiana zepsutego zegara głównego od razu, ale odczekanie, zanim to zrobisz. Zegar główny obsłużył 1 listopada 2009 r. przejście z czasu letniego na czas standardowy. Zegar główny pokazywał właściwy czas, ale zegary podrzędne nie. Wynikało to z problemu z okablowaniem elektrycznym (błąd), w którym przekaźnik sygnału synchronizacji pobierał energię tylko z akumulatora, a akumulator był zbyt słaby. Zostało to naprawione, a teraz problem rozładowania baterii również został naprawiony.